Les 7 leçons de batterie EV que nous avons apprises à ACT Expo

Apr 23, 2023

Pour certaines flottes, l'adoption de leurs premiers camions électriques peut sembler un acte de foi simplement parce qu'il y a tellement d'inconnues - dont beaucoup tournent autour de la véritable viabilité du groupe motopropulseur électrique. Qu'est-ce que la prochaine génération de produits chimiques de batterie apportera au camionnage ? Le nouveau camion électrique que vous achetez aujourd'hui conservera-t-il mieux sa valeur qu'un nouveau camion diesel dans cinq ou dix ans ? Comment pouvons-nous accorder une plus grande attention aux questions d'éthique sur la voie d'opérations plus durables ?

Lors de l'ACT Expo de cette année, un panel d'experts en batteries EV s'est réuni pour affronter toutes ces questions et bien d'autres encore. Le panneau comprenait :

Lisez la suite pour entendre leurs pensées…

Dustin Grace : Les batteries que nous expédions à nos clients et les batteries que nous intégrons dans les véhicules dans n'importe quelle application ne sont pas destinées à être remplacées tout au long de leur vie. Ils dureront plus longtemps que le véhicule lui-même, qu'il s'agisse d'une durée de vie de huit ans, 10 ans, 12 ans, nous proposons des garanties prolongées très longues. L'idée est de déprécier entièrement la valeur de cette batterie par rapport au coût de fonctionnement de ce véhicule. Et ce faisant, vous vous retrouvez essentiellement avec un avantage lorsque nous parlons de valeur résiduelle.

Mujeeb Ijaz : J'aime beaucoup [l'idée de] ce moteur d'IA qui réfléchit tout au long de la vie d'une batterie en communiquant l'état de la batterie, en décidant à la fin : Est-ce que je la réutilise ? Est-ce que je le recycle ? C'est en fait la bonne façon logique d'y penser. Les batteries vont traverser différentes expériences au cours de leur cycle de vie. Certains vont vieillir plus vite que d'autres en raison de la température du marché, du cycle de service, de l'utilisation de la charge rapide et de nombreux facteurs différents. En fait, les batteries peuvent avoir une telle variabilité de l'état de fin de vie que ce n'est pas une question de "temps". Même si nous regardons toujours la durée de vie de 10 ans, cela dépend plus de ce que la batterie a traversé et de la vitesse à laquelle vous l'avez vieillie. Il s'avère que les fabricants de batteries sont devenus doués pour créer une bibliothèque sur la façon d'abuser d'une batterie et de la faire mourir le plus rapidement possible, mais le monde réel a été plus gentil que nos protocoles de test de batterie car il faut tellement de temps pour obtenir les données.

Chris Mi : Je pense que tout dépend vraiment de l'application. Beaucoup de gens ne savent pas vraiment que certaines des batteries actuelles des véhicules électriques ne durent pas aussi longtemps. Beaucoup d'entre eux ne durent qu'environ 800 à 1 000 cycles. Ces batteries sont bonnes pour les applications de seconde vie, mais dans le véhicule, elles vont mourir. Vous vous demandez peut-être pourquoi les équipementiers prétendent mettre 12 ans de garantie dessus. Eh bien, parce que beaucoup de véhicules parcourent de plus longues distances, ce qui signifie qu'ils ont une batterie plus grande et que vous ne chargez plus ces batteries une fois par jour. À l'avenir, je pense que les véhicules électriques seront tous à moins de 800 à 1 000 cycles où vous pourrez parcourir 500, 600 milles. Qui se soucie des cycles de vie lorsque vous les chargez tous les 10 jours ?

Mujeeb Ijaz : Il n'y aura probablement pas une seule chimie qui dominera le marché. Je pense que ce sera une combinaison, et adapter la chimie est une idée importante lorsque vous répondez aux besoins d'une application. Nous aimons le lithium fer phosphate pour sa durabilité, son coût, sa sécurité et ses capacités de chaîne d'approvisionnement, à l'échelle mondiale. Et nous nous efforçons de créer une densité d'énergie grâce à la conception du système pour le rendre compétitif avec le nickel-cobalt. Ensuite, nous augmentons cette batterie au lithium fer phosphate dans une deuxième technologie qui crée un prolongateur d'autonomie et associe ce prolongateur d'autonomie au LFP. Le marché est intéressant ; il n'a pas nécessairement besoin d'une batterie durable pour les longs trajets. Vous pouvez avoir une deuxième chimie qui est moins durable.

Mujeeb Ijaz : Nous utilisons le refroidissement liquide. Nous avons une conception de plaque complète et intégrons la cellule et le pack afin que les cellules profitent toutes d'une plaque refroidie par liquide en dessous. Comme nous l'avons compris, l'importance de la gestion thermique est de créer une température homogène autant que d'essayer de réguler la température à la baisse. Les deux sont importants, en fait. Si vous avez un écart de température persistant dans le pack, un point très froid ou un point très chaud, de 10 degrés ou plus, vous pouvez modifier suffisamment l'impédance pour ne pas décharger les cellules de manière uniforme. Il est difficile de jamais réparer cela si c'est persistant. Nous avons de la chaleur électrique dans nos batteries, mais nous pouvons également accepter de la chaleur via le circuit de refroidissement.

Chris Mi : C'est un compromis entre le coût, la performance et les attentes des clients. Si vous regardez la Nissan Leaf, par exemple, ils n'ont jamais eu de système de refroidissement actif dans de nombreuses générations de leurs véhicules. Ensuite, vous regardez le Chevy Bolt, et ils avaient un refroidissement liquide qui maintient la batterie dans une plage de température très étroite, ce qui est apparemment censé être bon pour la durée de vie de la batterie. Au cours des trois dernières années, nous avons effectué des tests de niveau et nous avons constaté que les batteries n'aimaient pas les températures élevées. Plus de 35 degrés ont tendance à dégrader la durée de vie de la batterie, beaucoup plus rapidement qu'à une température plus basse. Descendre d'environ 10 degrés n'a pas vraiment d'impact sur la durée de vie de la batterie.

David Mazaïka : Les nouvelles réglementations IRA publiées aujourd'hui ne sont pas directement liées aux véhicules utilitaires, mais nous nous attendons à ce que cela change avec le temps. C'est pourquoi nous avons signé cet accord maintenant pour débarquer et commencer à produire des systèmes de batteries ici en Amérique du Nord. Cela nous permet également de fournir un bien meilleur service à nos clients OEM ici aux États-Unis, car avec la chaîne d'approvisionnement en provenance de Chine, les délais de livraison seront généralement de 12 à 16 semaines, ce qui est tout simplement trop long pour les OEM en production ici. En délocalisant les batteries ici aux États-Unis, nous pourrons réduire cela à quelques semaines seulement.

Dustin Grace : Je pense qu'il est juste de dire que nous sommes actuellement dans une phase de transition. Donc, si vous achetez des cellules aujourd'hui, si vous achetez du LFP, cela vient de Chine. Si vous achetez une pile à base de nickel, elle vient probablement du Japon, de Corée. Et c'est vrai depuis longtemps, ça le sera encore quelques années. J'apprécie beaucoup l'IRA qui a créé ce moment de transition pour nous, et je pense que nous allons voir beaucoup de fabrication s'ouvrir. Cet homme assis à ma gauche y participe et de même, Proterra a investi dans LG Energy Solution pour produire une grande gigafactory à Queens Creek, en Arizona. Nous allons avoir une capacité supplémentaire là-bas, donc très reconnaissants pour cela.

Mujeeb Ijaz : J'ajouterai à ce que Dustin a décrit comme un impact très bénéfique, du point de vue de l'IRA, pour stimuler la chaîne d'approvisionnement américaine. As Our Next Energy construit une giga-usine dans le Michigan pour fabriquer des produits LFP, puis développe également des solutions de packs. Ce que nous avons vu, c'est que cette législation IRA contribue à accélérer notre capacité à atteindre un marché à plus grande échelle, ce qui est absolument nécessaire pour réduire les coûts.

Dustin Grace : Je pense que les batteries commerciales par rapport aux batteries de voitures particulières sont tout simplement bien mieux adaptées pour une seconde vie. votre batterie automobile a généralement une forme organique. Il peut avoir plusieurs niveaux et bosses et une géométrie étrange qui ne lui permet pas vraiment de bien s'emballer dans un conteneur. Ainsi, votre densité d'énergie d'intégration ascendante va subir un très gros coup. De même, les produits chimiques de ces véhicules de tourisme sont généralement assez optimisés pour une durée de vie réduite. Les packs de véhicules utilitaires sont de nature très modulaire. Ils sont cubiques, ils sont rectilignes, ils sont empilables, leur BMS [système de gestion de batterie] a été conçu pour être connecté à d'autres BMS, de sorte que vous pourriez avoir 48 packs de batteries entièrement connectés et communiquant entre eux.

Chris Mi : En parlant de normes liées aux batteries de seconde vie, c'est très difficile car vous pourriez avoir des centaines de types de batteries différents, de taille, de lecture, etc. Je suis donc d'accord avec mon ami de Proterra pour dire que les batteries d'autobus et de camions semblent avoir une meilleure chance d'avoir une seconde vie si elles sont conçues avec une forme vraiment rectangulaire.

Maintenant, d'un autre point de vue, les batteries de camions et d'autobus ont tendance à vraiment avoir un problème vers la fin de l'application du véhicule, car chaque jour, vous chargez quatre cycles. Les véhicules de tourisme facturent peut-être une fois par semaine ou une fois tous les 10 jours, ils ont donc tendance à avoir une durée de vie plus longue que la durée de vie du véhicule. Une autre chose que je veux mentionner est qu'à l'heure actuelle, les batteries des véhicules appartiennent au propriétaire du véhicule, en particulier pour les véhicules de tourisme, et ils peuvent choisir comment ils veulent se débarrasser de leurs batteries. Ainsi, les équipementiers et tous les fabricants de batteries n'ont aucun contrôle sur les batteries. Il y a quelques mois à peine, l'Union européenne a adopté cette directive selon laquelle les équipementiers doivent suivre et posséder ces batteries. Ils doivent être responsables de ces batteries. Ça ne se passe pas ici aux États-Unis

David Mazaïka : Pour rendre les choses encore plus complexes, la standardisation est tellement importante quand on essaie de faire la seconde vie. Tout comme vous avez une pile AAA dans la télécommande de votre téléviseur ou une pile D dans une lampe de poche. Je pense que nous sommes à un tournant en ce moment, parce que si vous regardez quand la Chine a commencé [à accélérer] les véhicules électriques, elle a standardisé bon nombre de leurs tailles de pack. Eh bien, nous avons des batteries rectangulaires, mais ce ne sont pas toutes les mêmes batteries rectangulaires. Ils sont tous différents. Ils ont tous un refroidissement différent et des taux de refroidissement différents. Et nous avons de nombreux équipementiers commerciaux qui viennent nous voir et ils veulent des packs personnalisés pour les véhicules de nouvelle génération. Ceux-ci seront encore plus différents que les produits chimiques emballés standard que nous fabriquons aujourd'hui.

Mujeeb Ijaz : Tout d'abord, nous avons décidé d'opter pour le zéro cobalt. Le cobalt est l'un des matériaux les plus difficiles à mettre à l'échelle. Ce n'est pas géographiquement diversifié et les pratiques minières qui se trouvent dans les pays [où se trouve la majorité du cobalt] sont universellement reconnues comme de mauvaises pratiques, n'obéissant pas aux droits de l'homme que les programmes ESG et que les entreprises qui sont des leaders mondiaux veulent. La seconde est que nous réfléchissions au développement de nos nouvelles chaînes d'approvisionnement en Amérique du Nord pour nous assurer que l'ESG fait partie de notre stratégie d'approvisionnement de la chaîne d'approvisionnement. Vous pouvez sélectionner les fournisseurs en fonction des coûts et des performances, mais faire de l'ESG, de la neutralité carbone et de la source d'énergie [une priorité plus élevée] est en fait très, très important alors que nous développons cette nouvelle chaîne d'approvisionnement. Sinon, nous allons simplement traduire un ensemble de problèmes en un autre ensemble de problèmes. Nous pensons que faire de l'ESG une priorité élevée et une condition préalable à l'approvisionnement est un élément important dans le développement de ces chaînes d'approvisionnement.

Chris Mi : Si vous en avez l'occasion, vous pouvez effectuer une recherche sur YouTube et vous pouvez voir certaines des zones où ils minent et vous verrez que ce système a tendance à avoir beaucoup de problèmes. Certaines régions, par exemple, emploient des travailleurs mineurs et ne prêtent pas vraiment attention aux impacts environnementaux et à la pollution qui accompagnent cette exploitation minière. La Californie travaille très dur dans la région de Salton Sea pour construire cette soi-disant Lithium Valley. Nous examinons différentes façons d'extraire le lithium de cette région, qui seront conformes aux normes environnementales avancées.

En outre, nous devons réfléchir à la manière d'équilibrer certaines des communautés défavorisées où elles n'ont même pas accès à l'électricité. Comment s'assurer qu'ils ont accès aux technologies que nous développons ? Je pense que c'est très important. Peut-être que cela revient à une seconde vie pour qu'ils puissent avoir accès à l'électricité lorsqu'il n'y a pas assez d'électricité pour tout le monde.

Mujeeb Ijaz : Je pense qu'il existe un algorithme de batterie vraiment intéressant qui peut nous aider avec ce sujet d'auto-équilibrage. Nous réalisons que les clients de la flotte vont garer leurs véhicules et les brancher, mais certains clients de la flotte supposent qu'il est préférable de ne pas avoir autant de bornes de recharge et de simplement débrancher un véhicule et brancher le suivant pour réduire les coûts d'infrastructure. La valeur de le laisser branché pendant la nuit est de laisser tout s'équilibrer. Les circuits d'équilibrage ont vraiment un courant minuscule, comme 200, 300 milliampères par rapport à 500 ampères-heures de capacité. Il faut tellement de temps pour s'assurer que les choses peuvent s'équilibrer. Nous avons donc pensé à un algorithme qui donne un feu vert indiquant que la charge est terminée, mais ne change pas les 99 % à 100 % tant que l'équilibrage n'est pas terminé. Je pense qu'il est important que nous éduquions sur ce sujet de l'équilibrage des flottes. Les clients automobiles n'y prêteront probablement pas trop d'attention, mais ils vont aussi naturellement laisser leurs véhicules branchés pendant la nuit. Ils sont probablement plus susceptibles de laisser la batterie s'équilibrer et de ne pas simplement essayer de l'enlever et de la changer pour un autre véhicule. Dans le contexte de l'éducation, les clients de la flotte ont besoin de beaucoup de discussions sur le thème du maintien de l'équilibre.

David Mazaïka : Je pense que l'un des plus grands défis aujourd'hui est l'infrastructure de recharge. Nous le voyons partout, de nombreuses flottes achètent des véhicules électriques lourds et les services publics sont tellement en retard qu'ils ne peuvent pas installer les chargeurs assez rapidement. Je voudrais simplement tendre la main à tous les services publics et leur dire : "S'il vous plaît, essayez de changer de paradigme. Trouvez une nouvelle façon, car 18 mois à deux ans, c'est trop long."

Dustin Grace : Je dirai les entrées de capitaux. Nous devons absolument avoir plus de capitaux entrants dans ce marché. Je sais qu'il semble que nous ayons tout le soutien dont nous avons besoin, mais en général, cette industrie ne va pas évoluer d'elle-même, et elle ne va pas être mise à l'échelle par le seul gouvernement américain.